JP7193951B2

JP7193951B2 - シートのしわ検査方法

Info

Publication number: JP7193951B2
Application number: JP2018156008A
Authority: JP
Inventors: 利香松尾
Original assignee: Shin Etsu Polymer Co Ltd
Current assignee: Shin Etsu Polymer Co Ltd
Priority date: 2018-08-23
Filing date: 2018-08-23
Publication date: 2022-12-21
Anticipated expiration: 2038-08-23
Also published as: JP2020030118A

Description

本発明は、巻芯に巻かれる際のシートの巻きしわの有無を検出するシートのしわ検査方法に関するものである。

従来における樹脂フィルム１は、図２に示すように、ポリ塩化ビニリデン等により、透明帯状の薄膜に成形され、原反に巻回されるが、食品包装用に利用される場合には、巻替機で原反から巻芯である紙管２に多層に巻き替えられ、包装ロール体３となる（特許文献１、２参照）。この包装ロール体３は、製造直後には樹脂フィルム１の層間に空気が介在するので、透明性が低いものの、時間の経過に伴い樹脂フィルム１の層間から空気が外部に排出されると、透明性が向上する。

ところで、樹脂フィルム１には図３に示すように、原反のしわや厚さ、巻替機の調整ミス等により、凹凸の巻きしわ（巻き皺）４の発生することが少なくない。この巻きしわ４、特に長い巻きしわ４をそのまま放置すると、樹脂フィルム１と被包装物（例えば、食品等）との接触面積が減少して密着不良を招いたり、巻きしわ４が原因となって樹脂フィルム１が瘤状に巻き替えられ、包装ロール体３が不良品となったり、あるいは包装ロール体３の外観の体裁が非常に悪化して品質低下を招くこととなる。

係る点に鑑み、従来においては、包装ロール体３を製造したら、製造直後の包装ロール体３の周方向の巻きしわ４の有無を目視で検査し、包装ロール体３の樹脂フィルム１の周方向に長い巻きしわ４が存在する場合には、包装ロール体３を不良品として系外に排除するようにしている。

特開２００４‐３０７１７３号公報特開昭６１‐３７６４９号公報

従来における食品包装用の樹脂フィルム１は、以上のように紙管２に多層に巻き替えられた後、巻きしわ４の有無が目視により検査されるので、外周側や最外周の巻きしわ４を検出することができるものの、外部からの目視検査では、内周側の巻きしわ４の検出が困難であるという問題がある（図４参照）。特に、製造直後の包装ロール体３は、多層に巻き替えられた樹脂フィルム１の間に空気が介在し、透明性が低いので、紙管２寄りの内周側の巻きしわ４の検出、例えば紙管２に２０ｍ程度巻き替えられた樹脂フィルム１の巻きしわ４の検出が非常に困難である。

係る問題を解消する方法として、従来、（１）製造された包装ロール体３を握り、この握った包装ロール体３の硬さから樹脂フィルム１の内周側の巻きしわ４を検出する方法、（２）包装ロール体３に赤外線等の長波長の光線を斜めに入射させ、反射光を測定して包装ロール体３の樹脂フィルム１の内周側の巻きしわ４を検出する方法が提案されている。

しかしながら、（１）の方法の場合には、包装ロール体３を握る必要があるので、検査要員の削減を図ることができず、しかも、例え作業用の手袋を嵌めていたとしても、食品衛生上の問題が生じるおそれがある。また、（２）の方法の場合には、製造直後の包装ロール体３の樹脂フィルム１間に空気が介在するので、不透明となり、樹脂フィルム１の内周側の巻きしわ４を高精度に検出することは容易ではない。

本発明は上記に鑑みなされたもので、巻芯に巻かれるシートの内周側の巻きしわを検出することができ、検査要員を削減したり、衛生上の問題を排除することのできるしわ検査方法を提供することを目的としている。

本発明においては上記課題を解決するため、原反から巻芯に多層に巻き替えられる透明で長いシートの巻きしわの有無を検出するシートのしわ検査方法であって、
原反から巻芯である紙管に空気と静電気を利用して巻き付け中の食品包装用の樹脂フィルムに光線を斜め上方からＬＥＤにより照射して樹脂フィルム上でハレーションを発生させる複数の照明ユニットと、この複数の照明ユニットの間でかつこれらの上方に位置し、複数の照明ユニットから光線が照射された巻き付け中の樹脂フィルムの表面を連続して撮像する撮像カメラと、これら複数の照明ユニットと撮像カメラとを制御するコントローラと、撮像カメラが撮像した樹脂フィルムの巻き付け開始部以外の検査領域の画像情報を用いて樹脂フィルムの巻きしわの有無を検出する検出手段と、撮像カメラが撮像した樹脂フィルムの画像を表示するモニターとを用い、
検出手段に、撮像カメラが撮像した巻き付け中の樹脂フィルムの検査領域の画素濃度からなる画像情報を濃淡処理して検出値に変換する機能と、変換された検出値と閾値とを比較する機能と、比較の結果、検出値が閾値以上の場合には、巻き付け中の樹脂フィルムに巻きしわが発生したと判定する機能と、比較の結果、検出値が閾値未満の場合には、巻き付け中の樹脂フィルムに巻きしわが発生していないと判定する機能とを実現させることを特徴としている。

ここで、特許請求の範囲におけるシートには、食品包装用の柔軟な樹脂フィルムが含まれる。この樹脂フィルムの巻き付け終了部は、折り返して樹脂フィルム引き出し用の摘み片とすることができる。また、撮像カメラの画像情報には、少なくとも濃度等が含まれる。

本発明によれば、巻き付け中のシートである樹脂フィルムの巻きしわの有無を撮像して自動的に検査するので、巻き付けられた多層の樹脂フィルムの外周側や最外周の巻きしわを検出することができる他、内周側の巻きしわを検出することができる。また、巻き付けられた多層の樹脂フィルムを握って検査する必要性がないので、検査要員の削減や作業時間の短縮が期待できる。

本発明によれば、巻芯である紙管に巻かれるシートの内外周のうち、少なくとも内周側の巻きしわを検出することができ、検査要員を削減したり、衛生上の問題を排除することができるという効果がある。また、紙管に空気と静電気を利用してシートである食品包装用の樹脂フィルムを巻き付けるので、樹脂フィルムを密着させ、包装ロール体の体裁を整えることができる。また、巻き付け中の樹脂フィルムを検査するので、樹脂フィルムの透明性に拘わりなく、樹脂フィルムの内周側の長い巻きしわを高精度に検出することができる。加えて、内周側の巻きしわの検出により、例えば紙管に２０ｍ程度巻き付けられた樹脂フィルムの長い巻きしわの有無も容易に判別することができる。

また、紙管に巻き付けられた樹脂フィルムの巻き付け開始部には、必ず巻きしわが発生するが、この巻きしわの画像情報を用いないようにするので、樹脂フィルムの巻きしわの誤検出を防ぐことが可能になる。また、撮像カメラが撮像した樹脂フィルムの画像をモニターに表示するので、樹脂フィルムの巻きしわの有無を視覚的に把握し、樹脂フィルムのしわ検査に資することが可能となる。

さらに、検出手段に、撮像カメラが撮像した巻き付け中の樹脂フィルムの検査領域の画素濃度からなる画像情報を濃淡処理して検出値に変換する機能と、変換された検出値と閾値とを比較する機能と、比較の結果、検出値が閾値以上の場合には、巻き付け中の樹脂フィルムに巻きしわが発生したと判定する機能と、比較の結果、検出値が閾値未満の場合には、巻き付け中の樹脂フィルムに巻きしわが発生していないと判定する機能とを実現させるので、樹脂フィルムの巻きしわを自動的、かつ高精度に検出することが可能となる。

本発明に係るシートのしわ検査方法の実施形態を模式的に示す全体説明図である。紙管に樹脂フィルムが巻き替えられた包装ロール体を模式的に示す斜視説明図である。包装ロール体の樹脂フィルムの外周側に巻きしわが存在する場合を模式的に示す斜視説明図である。包装ロール体の樹脂フィルムの内外周に巻きしわが存在する場合を模式的に示す端面説明図である。

以下、図面を参照して本発明の好ましい実施の形態を説明すると、本実施形態におけるシートのしわ検査方法は、図１ないし図４に示すように、長い樹脂フィルム１の巻きしわ４の有無を検出する方法であり、巻芯である紙管２に巻き替えられる樹脂フィルム１用の複数の照明ユニット１０と、この複数の照明ユニット１０に照明された巻き替え中の樹脂フィルム１を撮像する撮像カメラ３０と、これら複数の照明ユニット１０と撮像カメラ３０を制御するコントローラ２０と、撮像カメラ３０が撮像した樹脂フィルム１の画像情報に基づき、巻き替え中の樹脂フィルム１の巻きしわ４の有無を検出する検出手段４０とを用いるようにしている。

樹脂フィルム１は、防汚性や防湿性、密着性等に優れるポリ塩化ビニリデン、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン等により、透明帯状の柔軟な薄膜に成形され、原反から筒形の紙管２に平巻方式で巻き替えられて食品包装用の包装ロール体３となる。この食品包装用の樹脂フィルム１は、過剰に伸びない４５ｃｍ×５０ｍ、４５ｃｍ×５５ｍ、４５ｃｍ×１００ｍ、３０ｃｍ×３０ｍ、３０ｃｍ×１００ｍ、３０ｃｍ×１１０ｍ、２２ｃｍ×１００ｍの大きさとされる。

紙管２は、例えば再生用紙がスパイラル巻きに巻装されることにより、防塵性や表面平滑性等に優れる細長い円筒形に形成され、巻替機に供給された後、外周面に長い樹脂フィルム１が空気と静電気とを利用して高速で多層に巻き替えられる。巻替機には、原反の残量と樹脂フィルム１の巻き替え量とを算出するエンコーダ等の測長器が選択的に装着され、この測長器の利用により、規定の長さの樹脂フィルム１の巻き替えが可能となる。

複数（本実施形態では２ユニット）の照明ユニット１０は、図１に示すように、巻替機に配設されて紙管２の外周面上方に所定の距離をおき斜めに並設され、紙管２に巻き替え途中の長い樹脂フィルム１の検査領域５に直線光の光線（図１の矢印参照）を均一に照射し、樹脂フィルム１を映し出すとともに、樹脂フィルム１上でハレーションを発生させるよう機能する。複数の照明ユニット１０は、紙管２の径方向に所定の間隔をおいて配列され、制御用のコントローラ２０に接続される。各照明ユニット１０は、特に限定されるものではないが、低消費電力で長寿命のＬＥＤを必要数備え、狭いスペースにも容易に設置可能とする観点から、小型のユニットに構成される。

撮像カメラ３０は、図１に示すように、特に限定されるものではないが、例えばノイズの少ない高感度で小型のＣＣＤカメラ、あるいは簡素な構成で安価な小型のＣＭＯＳカメラ等からなり、紙管２の外周面直上に所定の距離をおき設置され、制御用のコントローラ２０に接続されており、複数の照明ユニット１０から光線が照射された巻き替え中の樹脂フィルム１の検査領域５を連続して撮像するよう機能する。

撮像カメラ３０は、巻替機に配設されて複数の照明ユニット１０の間に位置し、しかも、複数の照明ユニット１０の上方に位置する。この撮像カメラ３０のレンズは、樹脂フィルム１の巻き径が大きくなるにつれて樹脂フィルム１の検査領域５のピント合わせ位置が手前にずれる場合等には、焦点深度の大きいタイプが使用される。

撮像カメラ３０は、必要に応じ、紙管２に巻き付け開始端部が巻き付けられた樹脂フィルム１の巻き付け開始端部以外の部分を撮像するよう制御される。これは、紙管２に静電気で巻き付けられた樹脂フィルム１の巻き付け開始端部には、必ず巻きしわ４が発生するので、巻きしわ４検出の必要性が低いからである。また、撮像カメラ３０は、樹脂フィルム１の巻き替え位置が移動するような場合には、必要に応じ、紙管２の外周面に対して昇降可能に設置される。

検出手段４０は、同図に示すように、例えば専用の検査ソフトがインストールされたパーソナルコンピュータ等からなり、コントローラ２０と、撮像カメラ３０が撮像した樹脂フィルム１の検査領域５の画像を表示するモニター４１とにケーブルを介して接続される。

係る検出手段４０は、例えば、撮像カメラ３０が撮像した巻き替え途中の樹脂フィルム１の検査領域５の画像情報（画像の中で測定された光学濃度等）を前処理（例えば、画像の濃淡処理等）して検出値に変換する機能と、変換された検出値と予め設定された閾値とを一定時間比較する機能と、一定時間比較した結果、検出値が閾値以上の場合には、巻き替え中の樹脂フィルム１に長い巻きしわ４が発生したと判定する機能と、一定時間比較した結果、検出値が閾値未満の場合には、巻き替え中の樹脂フィルム１に長い巻きしわ４が発生していないと判定する機能とを実現する。

この機能を実現する際、検出手段４０は、紙管２に巻き付け開始端部が巻き付けられた樹脂フィルム１の巻き付け開始端部以外の部分の画像情報を用いるのが好ましい。これは、紙管２に静電気により巻き付けられた樹脂フィルム１の巻き付け開始端部には、必ず巻きしわ４が発生するので、巻きしわ４検出の必要性が低く、しかも、誤検出のおそれがあるからである。また、検出値と比較される閾値は、実用上問題となる巻きしわ４の長さを考慮して設定される。

上記構成において、原反から紙管２に透明の樹脂フィルム１を巻き替え、この巻き替え時の巻きしわ４の有無を検出する場合には、巻替機に紙管２を供給し、複数の照明ユニット１０と撮像カメラ３０とをそれぞれ起動し、原反の樹脂フィルム１の端部を巻き付け開始端部として紙管２の外周面に静電気を用いて巻き付け、その後、原反と紙管２とをそれぞれ回転させ、紙管２に長尺の樹脂フィルム１を徐々に巻き替えて多層の包装ロール体３とする。

この際、樹脂フィルム１は、巻き付け開始端部に必ず巻きしわ４が発生するが、巻き付け開始端部以外の部分に長い巻きしわ４、短い巻きしわ４、微細な巻きしわ４が周方向に発生することがある。この巻きしわ４は、全体的に動く場合、幅方向の同じ位置に重なることはないという特徴を有する。また、巻き替え中の樹脂フィルム１の検査領域５は、複数の照明ユニット１０に照明され、かつ撮像カメラ３０に連続して撮像されることにより、撮像カメラ３０が撮像した画像がモニター４１に表示され、画像情報が検出手段４０に連続して出力される。

次いで、検出手段４０は、撮像カメラ３０が撮像した巻き替え途中の樹脂フィルム１の検査領域５の画像情報を前処理して検出値に変換し、変換された検出値と予め設定された閾値とを一定時間比較する。この際、検出値は、樹脂フィルム１の検査領域５に凹凸の巻きしわ４が存在し、光線の透過量が少ない場合には、画像情報の画素濃度が高くなるので、値が高くなり、樹脂フィルム１の検査領域５に凹凸の長い巻きしわ４が存在し、光線の透過量が非常に少ない場合には、画像情報の画素濃度が非常に高くなり、値がきわめて高くなる。これに対し、樹脂フィルム１の検査領域５に巻きしわ４が存在しない場合には、光線の透過量が多くなり、画像情報の画素濃度が低下するので、値が低くなる。

検出手段４０は、一定時間比較した結果、検出値が閾値以上の場合には、巻き替え中の樹脂フィルム１の検査領域５に長い巻きしわ４が発生したと判定し、この判定により、樹脂フィルム１の巻き替えが中断され、樹脂フィルム１が系外に廃棄される。これに対し、一定時間比較した結果、検出値が閾値未満の場合には、巻き替え中の樹脂フィルム１に長い巻きしわ４が発生していないと判定し、樹脂フィルム１の巻き替え終了後の包装ロール体３が良品として取り扱われる。

なお、巻き替え中の樹脂フィルム１の検査領域５に長い巻きしわ４が発生したと判定された場合、樹脂フィルム１の巻き替えを中断しても良いが、樹脂フィルム１の巻き替えを継続し、樹脂フィルム１の巻き替え終了後の包装ロール体３を不良品として系外に排出することができる。

上記によれば、包装ロール体３の製造後や製造直後ではなく、包装ロール体３の製造途中の樹脂フィルム１の巻きしわ４の有無を継続して撮像し、自動的に検査するので、包装ロール体３の外周側や最外周の長い巻きしわ４を検出することができる他、紙管２寄りの内周側の長い巻きしわ４を容易に検出することができる。この検出により、例えば紙管２に２０ｍ程度巻き替えられた樹脂フィルム１の長い巻きしわ４の有無も容易に判別することができる。また、包装ロール体３を握ってその巻き硬さの強弱から巻きしわ４の有無を検査する必要が全くないので、検査要員の削減や作業時間の短縮を図ることができ、しかも、食品衛生上の問題が生じるおそれがない。

また、巻き替え中の樹脂フィルム１を検査するので、樹脂フィルム１の透明性に拘わりなく、樹脂フィルム１の内周側の長い巻きしわ４を高精度に検出することが可能となる。また、撮像カメラ３０が撮像した樹脂フィルム１の検査領域５の画像をモニター４１に表示するので、巻きしわ４の有無を視覚的に把握することができ、検査の便宜を図ることが可能になる。

例えば、樹脂フィルム１の巻き替え終了端部を折り返して樹脂フィルム１の引き出し用の摘み片６とする場合、例え樹脂フィルム１の折り返された摘み片６を検出手段４０が巻きしわ４と誤検出しても、モニター４１の表示を活用すれば、検出手段４０の誤検出を正すことができ、包装ロール体３の誤った不良品認定を有効に防止することが可能となる。また、巻きしわ４が原因となり、樹脂フィルム１が瘤状に巻き替えられ、包装ロール体３が不良品化するのを有効に防止することができる。さらに、紙管２に空気と静電気とを利用して樹脂フィルム１を巻き付けるので、樹脂フィルム１を密着させ、包装ロール体３の体裁を整えることができる。

なお、上記実施形態では原反から紙管２に透明の樹脂フィルム１を巻き替えたが、原反を省略し、紙管２に樹脂フィルム１を巻き付けても良い。また、上記実施形態では単一の撮像カメラ３０を使用したが、何らこれに限定されるものではない。例えば、巻替機における樹脂フィルム１の巻き替え部が狭い場合には、紙管２の軸方向の斜め上、横、斜め下等に複数の撮像カメラ３０を並べて使用しても良い。

この場合、樹脂フィルム１の幅方向全ての結果を集合させ、樹脂フィルム１の幅方向全体に発生している巻きしわ４の比率を求め、巻きしわ４の検査結果としても良い。また、動画による連続撮像ではなく、撮像カメラ３０で静止画像を連続撮像して樹脂フィルム１の検査領域５に巻きしわ４があるか否かを検出しても良い。

また、検出手段４０には、撮像カメラ３０が複数の場合、各撮像カメラ３０が撮像した巻き替え途中の樹脂フィルム１の検査領域５の画像情報（例えば、画素濃度等）を前処理して検出値に変換する機能と、変換された検出値を加算する機能と、加算された検出値の合計値と予め設定された閾値とを一定時間比較する機能と、比較の結果、検出値の合計値が閾値以上の場合には、巻き替え中の樹脂フィルム１に長い巻きしわ４が発生したと判定する機能と、比較の結果、検出値の合計値が閾値未満の場合には、巻き替え中の樹脂フィルム１に長い巻きしわ４が発生していないと判定する機能とを実現させることができる。さらに、検出手段４０に、紙管２に巻き替えられた樹脂フィルム１の巻き付け終了部以外の部分の画像情報を利用させることもできる。

本発明に係るしわ検査方法は、樹脂フィルムからなるシートの製造分野で使用される。

１樹脂フィルム（シート）
２紙管（巻芯）
３包装ロール体
４巻きしわ
５検査領域
１０照明ユニット（照明手段）
２０コントローラ
３０撮像カメラ（撮像手段）
４０検出手段
４１モニター（画像表示手段）

Claims

原反から巻芯に多層に巻き替えられる透明で長いシートの巻きしわの有無を検出するシートのしわ検査方法であって、
原反から巻芯である紙管に空気と静電気を利用して巻き付け中の食品包装用の樹脂フィルムに光線を斜め上方からＬＥＤにより照射して樹脂フィルム上でハレーションを発生させる複数の照明ユニットと、この複数の照明ユニットの間でかつこれらの上方に位置し、複数の照明ユニットから光線が照射された巻き付け中の樹脂フィルムの表面を連続して撮像する撮像カメラと、これら複数の照明ユニットと撮像カメラとを制御するコントローラと、撮像カメラが撮像した樹脂フィルムの巻き付け開始部以外の検査領域の画像情報を用いて樹脂フィルムの巻きしわの有無を検出する検出手段と、撮像カメラが撮像した樹脂フィルムの画像を表示するモニターとを用い、
検出手段に、撮像カメラが撮像した巻き付け中の樹脂フィルムの検査領域の画素濃度からなる画像情報を濃淡処理して検出値に変換する機能と、変換された検出値と閾値とを比較する機能と、比較の結果、検出値が閾値以上の場合には、巻き付け中の樹脂フィルムに巻きしわが発生したと判定する機能と、比較の結果、検出値が閾値未満の場合には、巻き付け中の樹脂フィルムに巻きしわが発生していないと判定する機能とを実現させることを特徴とするシートのしわ検査方法。